离子渗硫层在油润滑条件下的转动微动摩擦磨损性能

利用低温离子渗硫技术在LZ50钢表面制备渗硫层,在干摩擦和油润滑条件下开展不同角位移幅值的渗硫层转动微动磨损试验,并利用扫描电子显微镜、能谱仪和轮廓仪对磨斑进行微观分析。试验结果表明:与干摩擦相比,油润滑条件下离子渗硫层呈现出不同的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区的界限向左移动,滑移区的运行范围增大;在部分滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数几乎不变,且明显低于干摩擦,损伤十分轻微;在滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数仍低于干摩擦,呈现"初始-爬升-稳定"3个阶段,其磨损机制为磨粒磨损和剥层。     

LZ50车轴钢转动微动摩擦学特性研究

在新型转动微动磨损试验机上,进行LZ50车轴钢/GCr15钢在法向载荷为10N、转动角位移幅值为0.125°～0.5°的转动微动磨损试验。在摩擦动力学行为分析的基础上,结合磨痕的微观分析,研究材料的转动微动磨损机理。结果表明,LZ50车轴钢的微动运行区域仅呈现部分滑移区和滑移区,未观察到混合区。滑移区的摩擦因数明显高于部分滑移区;摩擦因数随着转动角位移幅值的增加而增大。车轴钢在部分滑移区损伤轻微,磨痕呈环状;而在滑移区,接触中心呈现材料塑性流动累积造成"隆起"特征,LZ50钢的转动微动磨损机制主要为磨粒磨损、剥层和氧化磨损。     

TiAlZr合金微动磨损性能研究

采用高精度液压式微动磨损试验机研究了TiA lZr合金在不同微动运行区域的微动磨损行为,建立了其运行工况微动图。试验结果表明:滑移区、混合区和部分滑移区的摩擦因数随循环次数变化呈现不同的规律,其中部分滑移区摩擦因数较低,磨损体积随着位移幅值的增大而增大;滑移区、混合区磨损体积随着法向载荷的增加而增大,而部分滑移区磨损体积随着法向载荷的增加而减小;滑移区磨屑堆积于中心区域,磨损以磨粒磨损和剥层机制为主;混合区磨损机制主要表现为粘着磨损与磨粒磨损并存;部分滑移区磨损轻微。     

温度对不同运行工况下Zr-4锆合金微动磨损行为的影响

采用高温微动磨损试验机对Zr-4合金管进行切向微动磨损试验，通过改变法向载荷研究了试验温度(25,100,200,325℃)对不同运行工况(完全滑移区和部分滑移区)下微动磨损行为的影响。结果表明：在相同试验温度下完全滑移区的摩擦因数高于部分滑移区，不同运行工况下200,325℃时的摩擦因数更早达到稳定状态。在完全滑移区，合金的磨损机制包括磨粒磨损、氧化磨损和剥层，温度的升高对合金微动磨损程度的影响较大，325℃时的微动磨损程度最大；而在部分滑移区，磨损机制包括剥层、黏着磨损和氧化磨损，试验温度的升高对微动磨损程度的影响很小。在相同试验温度下，部分滑移区的微动磨损量远低于完全滑移区；试验温度的升高对完全滑移区微动磨损量的影响较明显，而对部分滑移区的影响不大。     

MoS_2涂层扭动微动磨损特性有限元分析

为探讨MoS2固体润滑涂层在抗扭动微动磨损中应用的可行性,对MoS2涂层在扭动微动下摩擦力学性能进行有限元分析,研究扭转角位移幅值、法向载荷、摩擦因数等对MoS2涂层接触表面力学行为的影响,并与基体材料扭动微动力学行为进行比较。分析结果显示:MoS2涂层扭动微动运行区域的改变消除了混合区裂纹萌生与扩展所产生的损伤;MoS2涂层在部分滑移区和滑移区,其表面塑性应变虽比基体大,但明显较小的摩擦剪应力,在部分滑移区不足以启动MoS2涂层晶体的滑移,在滑移区对塑性流动层的剪切作用不够,因此MoS2涂层表面磨损较轻微,即MoS2能有效发挥抗扭动微动磨损作用。     

钛合金球与骨水泥界面之间的微动磨损机制研究

采用钛合金球与自制骨水泥试样以球/平面接触方式,在自制的微动摩擦磨损试验机上开展干摩擦和25%小牛血清介质中切向微动磨损试验研究,考察钛合金球与骨水泥界面之间的微动运行特性,并采用S-3000N型扫描电镜观察磨痕形貌来分析其微动磨损机制。结果表明:随着微动振幅的增加,微动运行由部分滑移区向混合区转变。随着接触载荷的增加,试样接触面之间更容易发生黏着。与干摩擦相比,在小牛血清溶液中部分滑移区向较大振幅区扩展。部分滑移区摩擦因数值较低且保持稳定,混合区的摩擦因数先增大后保持不变。稳定摩擦因数随着接触载荷的增加而减小,随微动振幅增大而增大。骨水泥试样的磨损量在小牛血清介质中比在空气中大,并且随接触载荷增大而增大。骨水泥在小牛血清介质中微动磨损的损伤机制主要为黏着磨损和疲劳磨损,溶液分子在应力作用下对骨水泥基体有削弱作用。     

AZ91D镁合金微动磨损特性研究

采用液压高精度材料试验机考察了平面一球面接触的AZ91D镁合金摩擦副的微动磨损行为，分析了位移幅值、法向载荷和频率等参数对摩擦因数和磨损体积的影响，考察了不同实验条件下的磨斑形貌，并探讨了其磨损机理。结果表明：AZ91D镁合金的微动区域可分为部分滑移区、混合区和滑移区3个区域，粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损分别是3个区域的主要磨损机制；磨损体积随着位移幅值和法向载荷的增加而增大，但却随着频率的增大而减小。在微动部分滑移区和混合区，摩擦因数随着位移增大迅速增加；在微动滑移区，摩擦因数随法向载荷的增大而减小，而位移幅值和频率对摩擦因数的影响较小。     

粘结MoS2固体润滑涂层的转动微动磨损特性

采用粘结法在LZ50钢表面制备MoS2固体润滑涂层,研究MoS2涂层及LZ50钢基体在干态不同角位移幅值下的转动微动磨损行为。在分析转动微动动力学特性的同时,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子能谱仪以及轮廓仪对磨痕形貌进行微观分析。结果表明:涂层和基体的转动微动运行区域仅呈现部分滑移区(Partial slip regime,PSR)和滑移区(Slip regime,SR),未观察到混合区。涂层改变基体的微动运行区域,使得PSR缩小,SR运行区域向小角位移幅值方向移动。由于MoS2涂层的固体润滑作用,涂层的摩擦因数在整个试验过程都明显低于基体。在PSR,涂层损伤轻微;在SR,涂层的转动微动磨损机制主要表现为剥层和摩擦氧化。研究表明粘结MoS2固体润滑涂层具有明显的防护作用,显著降低LZ50钢的转动微动磨损。     

纳米Al2O3/Ni复合电刷镀层的微动磨损特性

利用电刷镀技术制备了纳米Al2O3/Ni复合镀层,研究了镀层与GCr15摩擦副从室温到500℃的微动磨损特性,并采用扫描电子显微镜观察了磨痕微观形貌.结果表明:镀层的微动运行区域包括部分滑移区、混合区和滑移区;在微动初期迅速增大的摩擦因数在稳定阶段有所降低;随着试验温度的上升,摩擦因数显著降低,但当试验温度为500℃时,摩擦因数又有所上升;复合电刷镀层的显微硬度随温度升高而显著下降,导致其抗磨损性能降低.复合电刷镀层在室温下的微动损伤主要表现为剥层,而在200℃以上时主要表现为剥层和粘着.     

海水环境下2507超级双相不锈钢微动磨损性能研究

采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机研究在干摩擦和水溶液介质中微动振幅对2507超级双相不锈钢微动磨损行为的影响,利用三维轮廓仪和扫描电子显微镜分别对试样的磨痕深度、磨损体积和磨痕表面微观形貌进行表征分析。结果表明:在干摩擦下,随振幅增加微动运行区域发生了由部分滑移区向滑移区的转变,摩擦因数随振幅的增加先增大后趋于稳定,磨痕深度和磨损体积随振幅的增加而增大,磨损机制由局部氧化磨损、局部疲劳磨损转变为氧化磨损、黏着磨损和剥落磨损;水溶液中,海水中摩擦因数随振幅的波动较去离子水中的大,且海水中由于存在腐蚀与磨损交互作用,磨痕深度和磨损体积也都比去离子水中的略大,磨损机制主要是轻微氧化磨损、磨粒磨损伴随疲劳磨损。     

关于微动磨损与微动疲劳的研究

微动磨损与微动疲劳是２种主要的微动模式,造成的损伤在工业中相当普遍,并可能引发灾难性的后果。主要研究了们移幅度、压力和疲劳应力３个基本微动参数,并以获得的微动区域、微动图为基础,分析了微动磨损与微动疲劳的运行机制和破坏规律。为更好地了解微动磨损与微动疲劳之间的内在联系,进一步探讨了接触磨损与局部疲劳、局部疲劳与整体疲劳之间的竞争机制。     

GCr15轴承钢的复合微动磨损行为研究

对GCr15轴承钢球/平面接触方式,在倾角分别为30°和45°进行复合微动磨损试验。分析了该微动接触条件下的动力学特性;利用光学显微镜、轮廓仪和扫描电子显微镜对磨痕进行了分析,根据复合微动运行的三个阶段,提出了GCr15钢的复合微动磨损的物理模型。     

An experimental investigation on composite fretting mode

An apparatus for composite fretting tests on a steel ball opposite to the inclined steel flat with different inclined angles (60° and 45°) have been carried out. During the tests, the maximum imposed loads were varied from 200 N to 400 N and 800 N at a constant loading speed of 12 mm/min. Dynamic analysis in combination with microscopic examinations through optical microscopy, profilometery, and SEM have been performed. Composite fretting behaviour has been analyzed and compared with the conventional fretting.     

60Si2Mn钢复合微动磨损行为的研究

采用球／平面接触,研究了60Si2Mn钢在两种倾斜角(45°和60°)、三种载荷(Fmax=200 N、400 N、800 N)和恒定加载速度(6 mm／min)下的复合微动磨损行为。在详细分析该微动接触条件下的动力学特性的基础上,结合光学显微镜和激光共焦扫描显微镜对磨痕的分析,探讨了不同阶段的微动过程和机制。根据F-D曲线的三种形状,60Si2Mn钢的复合微动运行过程划可划分为三个阶段。第1阶段的磨损以滑移为主,第Ⅱ、Ⅲ阶段的颗粒剥落均按剥层机制进行,但损伤程度明显不同。     

微动图和能量的方法在微动研究中的应用

介绍了微动的两种研究方法：微动图和能量的方法。归纳了微动图的组成、分类、作法及其在减轻微动损伤方面的作用。讨论了能量的方法在微动摩擦学研究中的应用，包括微动磨损体积与摩擦过程中释放的总能量的关系及能量分布在解释微动实验现象中的成功运用。最后指出微动摩擦学的研究仍然面临巨大挑战。     

基于双重扩展自适应卡尔曼滤波的汽车状态和参数估计

准确实时地获取行驶过程中的状态信息是汽车动态控制系统研究的关键,为此提出了一种新的汽车状态估计器。建立了包含不准确模型参数和未知时变统计特性噪声的非线性汽车动力学模型,针对该非线性系统提出一种双重扩展自适应卡尔曼滤波算法（DEAKF）。该算法采用两个卡尔曼滤波器并行运算,状态估计和参数估计互相更新,同时将带遗忘因子的噪声统计估值器嵌入到状态校正过程和参数校正过程之间,以解决系统的噪声时变问题。基于ADAMS的虚拟试验和实车试验结果表明,该算法的状态估计精度高于EKF方法和DEKF方法的状态估计精度,同时具有良好的模型参数校正能力,对汽车动态控制系统中估计器的设计具有理论指导意义。
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On the mechanisms of various fretting wear modes

According to relative motion directions for a ball-on-flat contact, there are four fundamental fretting wear modes, e.g., tangential, radial, torsional and rotational modes. In this paper, the mechanisms of these four fundamental fretting wear modes, particularly for the later three modes, have been reviewed from results obtained by the authors in combination with results from literature. Some general features have been reported. Differences both in running and degradation behavior have been discussed in detail. Results showed that some similar laws for three fretting regimes (partial slip regime, mixed regime and slip regime), fretting maps (running condition fretting map and material response fretting map), wear and cracking mechanisms obtained from the classic mode (i.e. tangential fretting) were also identified and useful to characterize the other modes. Nevertheless, the occurrence of relative slip for the radial fretting, the formation of mixed regime for the torsional fretting, the evolution of surface morphology for the rotational fretting were quite different compared to that of the classical fretting mode.     

扭转复合微动模拟及其试验研究

基于低速往复回转电动机系统和高精度六维力/转矩传感器,通过改变旋转轴的倾斜角α,成功实现了扭转复合微动,该微动属扭动微动和转动微动模式的复合。并对GCr15钢球/50钢平面在倾斜角度为10°和40°及不同扭转角位移幅值下的扭转复合微动进行初步考察,同时结合光学显微镜、扫描电子显微镜、表面轮廓仪等手段分析50钢的扭转复合微动运行行为、磨痕形貌及损伤机理。结果表明,该试验装置能真实模拟扭转复合微动;倾斜角和角位移幅值对扭转复合微动的运行和损伤行为有重要影响;可利用摩擦力—角位移幅值曲线来表征扭转复合微动行为,50钢摩擦力—角位移幅值曲线呈直线型、椭圆型和平行四边形型3种类型;其损伤特征明显不同于单一运行模式控制(扭动微动或转动微动)下的微动行为。此外,不对称的磨斑形貌是扭转复合微动的一个典型特征。     

微动疲劳寿命预测方法的探讨

进行激动疲劳和普通疲劳的对比分析，找出它们的差异和共性。根据已有的研究成果，本文提出根据微动作用确定疲劳裂纹萌生和扩展点的位置，在该位置用普通的疲劳理论和计算方法计算微动疲劳寿命的方法。该方法具有一定的准确性，可用来进行微动疲劳寿命的初步估算。     

Development of a test device for the evaluation of fretting in point contact

Fretting wear and fatigue may occur between any two contacting surfaces, wherever short‐amplitude reciprocating sliding is present for a large number of cycles. A test device has been developed for the evaluation of fretting fatigue and wear in partial and gross slip conditions. Three similar sphere‐on‐plane contacts run at the same time. Normal force, tangential force or displacement amplitude and constant bulk stress can be controlled and measured separately. Reciprocating tangential displacement is produced with rotational motion, the amplitude and frequency of which can be adjusted and controlled accurately by an electric shaker. The number of load cycles for crack initiation and growth is determined with strain‐gauge measurements near the fretting point of contact. The contact surfaces are measured with 3D optical profilometer before fretting measurements to determine actual contact geometry. The measurements were done with quenched and tempered steel. The initial results indicate that cracks are mostly formed in partial slip conditions, whereas fretting wear is more heavily involved in gross slip conditions. The initiation of a crack occurs near the edge of the contact in the slip direction, where the calculated cracking risk has its maximum value in partial slip conditions. The number of cracks increases as the displacement amplitude, i.e. friction force, increases in partial slip conditions. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.